TWI267127B - Illumination optical system and exposure apparatus - Google Patents

Description

1267127 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係有關一種曝光裝置；而更明確地，係有 關一種曝光裝置，其使用具有波長介於10 nm與200 nm 之間的遠紫外線（“EUV”）或X射線區之光源以曝光一物 體，諸如半導體晶圓之單晶基底、及液晶顯示（LCD )之 玻璃平板。

【先前技術】

一種使用（例如）EUV光或X射線之減投射曝光方 法已被提議爲供製造具有精細圖案之半導體電路裝置的方 法之一（參見，例如，日本專利申請案公告編號10-7005 8 (或其美國對應案118 6,504,89681)、日本專利申請 案公告編號 2 003 -045 7 74(或其美國對應案編號 2003031017A1)、及日本專利申請案公告編號 2003-045784(或其美國對應案編號2003 031017A1)。 此方法係使用EUV光以照射一形成電路圖案之遮罩 (或標線片）、並暴露光抗蝕劑於晶圓表面上以供圖案轉 移。 圖1 2槪略地顯示一種習知EUV減少投射曝光裝置 1 000。於圖12中，1001代表EUV光發射點、1〇〇2代表 EUV光、1 003代表過濾器、1 004代表第一旋轉拋物面 鏡、1 0 0 5代表反射積分器、1 〇 〇 6代表第二旋轉拋物面 鏡、1 00 7代表反射遮罩、1 008代表構成一投射光學系統 -4- (2) 1267127 之多數鏡、1 009代表晶圓、1010代表遮罩台、101 1代表 晶圓台、1 0 1 2代表弧形孔徑、1 0 1 3代表雷射光源、1 〇 1 4 代表雷射聚集光學系統、及1017代表真空室。圖14係一 平面圖以顯示介於遮罩1 00 7上的照射區域1015與一欲曝 光的弧形區域1 0 1 6之間的關係。 曝光裝置1 000因而包含一產生EUV光之光源區段 1 0 1 3、1 0 1 4、一照明光學系統（亦即，第一旋轉拋物面鏡 1 004、反射積分器1 005及第二旋轉拋物面鏡1 006 )、反 射遮罩1 007、投射光學系統1 00 8、晶圓1 009、遮罩安裝 台1 〇 1 〇、晶圓安裝台1 0 1 1、一用於遮罩與晶圓位置間之 精確對齊的對齊機構（未顯示）、真空室1 0 1 7，其維持 整個光學系統真空之真空以利EUV光之減少的衰減、及 一排出裝置（未顯示）。 照明光學系統使用第一旋轉拋物面鏡1 〇 〇 4以將來自 發射點1001之EUV光1 002聚集入反射積分器1〇〇5以形 成次光源，並使用第二旋轉拋物面鏡1 〇 〇 6以疊置並聚集 來自這些次光源之EUV光而均勻地照射遮罩1 007。 反射遮罩1 007形成一待轉移圖案，其係使用一由多 層鏡上之EUV吸收器所製的非反射部分。投射光學系統 1008於晶圓1009上成像EUV光，其具有由反射遮罩 1 0 0 7所反射之一電路圖案的資訊。 投射光學系統1 00 8被構成以具有絕佳的成像性能於 一偏軸的、薄的弧形區域（亦即，離開光軸中心）。就在 晶圓1 0 0 9前而具有弧形開口之孔徑1 〇丨2致使曝光得以僅 1267127 (3) 使用此薄的弧形區域。曝光係同時地掃瞄反射遮罩1 Ο Ο 7 及晶圓1 009並轉移一矩形拍攝於遮罩之整個表面上。 投射光學系統1 00 8係由多數多層鏡所構成，並用以 投射遮罩1 007上之減小尺寸圖案至晶圓1 009表面上。投 射光學系統1 0 0 8通常形成一影像側的遠心系統，且一般 係提供一具有非遠心結構之物體側（或反射遮罩側）以避 免與其入射至反射遮罩1〇〇7上之照射光的物理干擾。

雷射聚集光學系統1014聚集一來雷射光源1013之雷 射光束至發射點1001上之一目標（未顯示），其產生一 高溫電漿光源1001。從此電漿光源熱地輻射之EUV光 1 0 02被反射於第一旋轉拋物面鏡1 004上且變爲平行EUV 光。此光被反射於反射積分器1 005上並形成多數次光 源。

來自這些次光源之EUV光被反射於第二旋轉拋物面 鏡1 006上並照射反射遮罩1 00 7。從次光源至第二旋轉拋 物面鏡1 006之距離與從第二旋轉拋物面鏡1 006至反射遮 罩1 007之距離被設爲等於第二旋轉拋物面鏡1 006之聚焦 距離。 因爲第二旋轉拋物面鏡1 006之聚焦點係位於次光源 之位置上，所以發射自次光源之EUV光係以平行光照射 反射遮罩1 007。投射光學系統1 008被構成以投射次光源 之一影像至一入口光瞳表面上，而藉此達成Kohler之照 射條件。其照射反射遮罩1 007上之一點的EUV光爲射出 自所有次光源之疊置EUV光束。 -6 - (4) 1267127 遮罩表面上之照射區域1 Ο 1 5係類似於（如圖1 3中所 示）一當作反射積分器1005中之元件的凹面或凸面鏡之 平面形狀，且其爲一包含待被實際曝光之弧形狀1 0 1 6的 近似矩形形狀。投射光學系統1 00 8被構成以投射次光源 之一影像至其光瞳表面上。

然而，習知的EUV減少投射曝光裝置具有其缺點， 因爲其界定一照射區域之孔徑1012被設於靠近晶圓1〇〇9 且應多少速離驅動晶圓（於曝光期間）。此分離使曝光區 域散焦。 想要提供一種靠近反射遮罩1 0 0 7之類似孔徑，但相 同的問題仍發生。此問題將是嚴重的，因爲類似孔徑應被 置於靠近反射遮罩1007以致其不會遮蔽入射至及離開自 反射遮罩之必要光線。 亦想要提供一種介於一標線片與一孔徑之間的成像系 統以供界定照射區域，其詳細的結構尙未被習知技術所揭

露。 【發明內容】 因此’考量則述習知的問題，本發明之一示範性目的 係提供一種曝光裝置，其實現一種介於一標線片與一孔徑 之間的成像系統以供界定照射區域，及包含一種具有成像 系統之照明光學系統。 爲了達成上述目的，一種依據本發明之一型態的曝光 裝置包含一照明光學系統，以供照射一反射遮罩之圖案， -7- (5) 1267127

藉由使用來自一光源之光線，其中照明光學系統包含一場 光圈，其界定反射遮罩上之一照射區域，且具有一開口， 及一成像系統，以供導引來自場光圈中之開口的光線進入 反射遮罩，此成像系統係一共軸光學系統，及一投射光學 系統，以供投射反射遮罩上之圖案至一基底上，其中於反 射遮罩之一側上的成像系統之一主射線係形成與共軸光學 系統之一共同軸的傾斜角度，此傾斜角度係幾乎等於一介 於反射遮罩之側上的投射光學系統的一主射線與反射遮罩 之一表面的垂直線之間的角度。 本發明之其他特徵及優點將從以下配合後附圖形之敘 述而變得淸楚明白，其中類似的參考數字係指示其所有圖 形中之相同或類似的部件。 【實施方式】 現在將依據後附圖形以詳細地描述本發明之較佳實施

例。 第一實施例 圖1係依據本發明之一實施例的一槪略視圖。如圖所 示，1代表一激發雷射光束。2代表一電漿發射點。3 a代 表一噴嘴，其注射一液滴以當作電漿產生之一靶；及3b 代表一液滴復原部分，以供復原及再循環其已接收激發雷 射光束之液滴。4代表一聚光器鏡，其接收射出自電漿發 射點之光線。6a代表一過濾器，其移除來自電漿之飛行 -8- (6) 1267127 粒子（碎片）；及6b代表一波長過濾器，其移除EUV光 以外的光線。7代表一針孔孔徑，其係配置於或接近於聚 光器鏡4之聚集點上。8代表一真空室，其內含電漿光 源。這些元件構成一光源區段。5代表由聚光器鏡4所聚 集之EUV光。9代表一連接器，其連接一曝光裝置主體 至一電漿光源區段，於真空狀態下。 1 Oa及1 Ob係一平行化光學系統之部分，該光學系統 透過孔徑7以接收EUV光、將其轉變爲平行光、且包含 一凹面鏡及一凸面鏡。11a係一具有多數圓柱形鏡之積分 器、而1 1 b及1 1 c係一光學系統之部分，該光學系統包含 一旋轉拋物面鏡以將來自積分器1 1 a之光線聚集爲弧形形 狀。1 2、1 3構成一狹縫系統（或場光圈），其中1 2代表 一具有弧形開口及部分可變寬度之狹縫。1 3代表一遮蔽 葉片，用以限制照射光至一所欲的曝光區域，係位於一結 合至反射遮罩16之表面上。14代表一遮蔽成像系統，其 係以所欲的倍率針對遮蔽葉片1 3 (以當作物體側）及反 射遮罩1 6 (以當作影像側）來成像、並形成一弧形照射 區域於反射遮罩上。14a、14b、14c及14d個別代表遮蔽 成像系統14中之一曲面鏡；而14e係一平面鏡，其反射 來自遮蔽成像系統14至14d之光線以反射遮蔽成像系統 1 4之影像側光線1 4’，而以一預定角度進入反射遮罩 16。15代表一置於遮蔽成像系統14a至14d中之一光瞳 表面上的孔徑光圈。這些元件構成一照明光學系統，以利 用來自光源區段之光線照射反射遮罩1 6。 -9 - (7) 1267127 17代表一固持反射遮罩16之遮罩台。18代表一投射 光學系統，其包含多數鏡、形成一共軸光學系統、並提供 一具有非遠心性之物體側及一具有遠心性 (t e 1 e c e n t r i c i t y )之影像側。1 9代表一塗敷光敏材料之晶 圓。2 0代表一固持晶圓1 9之晶圓台、及2 1代表一真空 室，其維持整個光學系統於真空氣氛中以利EUV光之減 少的衰減。 高功率激發脈衝雷射光束1(射出自其包含一激發雷 射光源及聚光器光學系統（未顯·示）之激發雷射部分）， 被構成以聚集於發射點2之一位置上，並形成一電漿光源 區段。當作此雷射電漿光源（諸如，氙）之靶的液滴被構 成以連續地從噴嘴3 a被注射於規律的時間間隔，並通過 聚集點2。當如此所注射之液滴位於元件2之位置上時， 則激發脈衝雷射光束1便照射液滴以產生來自發射點2之 高溫電漿，而來自此電漿之熱輻射產生EUV光。 雖然本實施例係使用氙液滴爲靶，但靶亦可使用其注 射入一真空之氙氣體、一產生自絕熱擴張之叢集、已被冷 卻於金屬表面上之固化氙氣、及一金屬帶（諸如銅）。另 一方面，EUV光源可使用一聚頻磁鐵（undulator )，或 者一所謂的排出法，諸如Z夾止法、電漿聚焦、毛細管排 出、及中空陰極觸發的Z夾止。 輻射自發射點2之EUV光係由聚光器鏡4 (諸如一 旋轉球體鏡）所聚集，並取出爲一 EUV光束。過濾器6a 移除其直接自電漿及其附近飛行於前之飛行粒子（碎 -10· (8) 1267127 片），而過濾器6b移除EUV曝光之不必要的波長成分， 如所需。接著，光線被聚集入針孔孔徑7，其係設於容納 電漿光源的真空室8與容納曝光裝置主體的真空室21之 間的一邊界表面上。連接器9連接其容納光源的真空室8 至其容納曝光裝置主體的真空室21。 已通過針孔孔徑7之EUV光5係藉由平行化光學系 統而被轉變爲約略平行的光1 〇 ’，該平行化光學系統包含 一具有開口於其中心之凹面鏡1 Oa、及一具有較凹面鏡 10a更小之直徑的凸面鏡l〇b。於此，凹面鏡10a具有一 用於由凸面鏡1 〇b所反射之光的開口，且其開口被置於來 自光源之EUV光的光軸上。這些鏡l〇a及l〇b具有一與 其來自光源之EUV光之光軸約略旋轉對稱的反射表面。 中心軸約略符合EUV光之光軸。 上述聚光器鏡4、及鏡1 〇a與1 〇b形成一反射多層以 利有效地反射，且變爲高溫於曝光期間，因爲其吸收來自 高溫電漿2之輻射能。因此，其係由一種具有高溫傳導性 之材料（諸如金屬）所製，且具有冷卻機構（未顯示）， 諸如水冷卻，以利於曝光期間持續的冷卻。 雖然未明確地描述，但光學系統中之各鏡的一反射表 面行形成一反射多層以有效地反射EUV光，而鏡可由一 種具有高溫傳導性之材料（諸如金屬）所製，如所需。 已被轉變狀態爲約略是平行光的EUV光10’進入其具 有多數反射圓柱形鏡之積分器1 1 a，而平面鏡1 1 b及旋轉 拋物面鏡Π c係藉由各圓柱形表面而將離散光束聚集爲弧 -11 - (9) 1267127 形形狀，藉此形成一弧形照射區域，其具有均勻的光強度 分佈於弧形狹縫1 2中之開口上。 現在將參考另一圖形以說明積分器1 1 a如何均勻地照 射弧形區域。 圖3A係具有多數凸面圓柱表面（其接收平行光）之 反射凸面圓柱積分器1 1 a的典型透視圖，而約略平行的 EUV光1 0’以照射方向進入。圖3B係具有多數凹面圓柱 表面（其展現類似於圖3 A之效果）之反射凹面圓柱積分 器的典型透視圖。圖1中之積分器11a係一反射凸面圓柱 形積分器（如圖3A中所示），但其可爲圖3B中所示之 凹面圓柱形積分器或其組合。 圖4係反射凸面圓柱形積分器之一典型橫斷面視圖， 圖5係用以解釋反射凸面圓柱形積分器之圓柱形表面上的 EUV光之反射的視圖，及圖6係反射自反射凸面圓柱形 積分器之EUV光的角度分佈圖。於各圖形中，參考數字 1 1 a代表反射凸面圓柱形積分器。 如圖3A中所示，當約略平行之EUV光11入射於具 有多數圓柱形表面之積分器Ha上時，次光源被形成接近 積分器表面且輻射自此次光源之EUV光具有一圓錐角度 分佈。接著藉由反射一鏡上之EUV光、及照射反射遮罩 或一共軛與反射遮罩之表面而可得弧形照射，該鏡係具有 一焦點於此次光源之位置上。 爲了解釋具有多數圓柱形表面之反射積分器的操作， 現在將參考圖5以描述反射之動作，當平行光入射於一圓 -12· (10) 1267127 柱形鏡上時。現在假設其平行光係入射於一圓柱形表面 上，以一與垂直於中心軸之表面成0之角度。 當入射平行光之一射線向量被界定爲pl=(〇，-cos0， sin 0)，且圓柱形反射表面上之一正交向量被界定爲n二 (-sina , cosa , 0)，則反射光之射線向量變爲P2=(-cos0 X sin2a，cos0 x cos2a, sin0)。於一相位空間中之反 射光的描繪射線向量形成一具有半徑c 〇 s 0之圓形於一 X y 平面上，如圖6中所示。因此，反射光變爲圓錐離散光， 而次光源被置於此圓錐表面之一頂點上。當積分器1 1 a具 有一凹面圓柱形表面時，此次光源係存在爲反射表面外部 之一真實影像，而當積分器具有一凸面圓柱形表面時，此 次光源係存在爲反射表面內部之一虛擬影像。如圖4中所 示，當反射表面被限制爲圓柱形表面之部分且具有2Φ之 一中心角度時，則射線向量P 2存在爲一具有4 Φ之中心 角度的弧形6 0 1於X y平面上，如圖6中所示。 接著，假設一具有焦距f及焦點於次光源之位置上的 旋轉拋物面鏡被形成，由於其入射於上述圓柱形鏡上之平 行光，及一照射表面位於離開此鏡之距離爲f。次光源射 出圓柱離散光’其被接著反射於具有焦距之鏡上並接著被 轉變爲平行光。反射光爲具有半徑爲f X cos 0及中心角 度爲2 Φ之弧形區段的片光束。因此，如圖6中所示，僅 有弧形區域601被照射以f X cos0之半徑及2Φ之中心角 度於照射表面上。 前述說明係指一圓柱形鏡。現在參考圖2，將描述積 -13· (11) 1267127 分器11a，其平行地配置多數圓柱形表面於一大區域上、 並接收具有某一光束直徑之平行光1〇’於圖丨所示之方 向。 於圖2中，11a爲上述積分器，lib爲一平面鏡，11c 爲一旋轉拋物面鏡，而1 2爲一具有弧形開口之狹縫。旋 轉拋物面鏡1 1 c係一鏡，其爲中心對稱於一軸2 0 1 AX周 圍、且具有一反射表面，其爲藉由繞著一軸201 AX旋轉 一具有焦點202之拋物線而形成之一表面的部分。一介於 焦點202與鏡有效部中心點204之間的距離爲焦距f。介 於點204與弧形狹縫1 2之間的距離被設定約略等於焦距 f ° 旋轉拋物面鏡11c被配置以致其旋轉軸201 AX被配 置平行於積分器11a反射表面上或與其接近之反射表面， 並對齊與圓柱形表面。如圖所示，平面鏡1 1 b被置於有效 部中心點204與旋轉拋物面鏡1 lc上的焦點202之間，與 焦點202相對於鏡lib之反射表面成對稱的點202’可被 置於約略積分器1 1 a上之反射表面有效部的中心位置上。 換言之，從位置204至位置202’的光學路徑長度等於焦 距f。 此配置提供位置202’與弧形狹縫12之一分離，藉由 從轉拋物面鏡1 1 b之焦距f或傅立葉轉換表面之關係。因 此，如所示入射於積分器11a上之約略平行的EUV光10’ 被聚集於或接近弧形狹縫1 2之開口。 射至旋轉拋物面鏡1 1 c之EUV光具有主射線介於（Γ -14- (12) 1267127 與45 f之間（更明確地爲2(Γ )的低入射角度f。藉此， 失焦量減少在當光線被聚集於弧形狹縫1 2中時，且聚集 效率增進於接近弧形開口處而非高入射角度。藉此，由於 遮蔽之光學損失減少，而照明系統之效率增進。 因爲反射於鏡（其平行地配置多數圓柱形表面）上之 光線具有如上所述之角度分佈，所以弧形區域被照射以半 徑f X cos ε於接近弧形狹縫12處，其中ε係射至積分器 1 1 a之光入射角。因爲入射於接近弧形狹縫1 2之一點上 的光線係得自其平行地配置多數圓柱形表面之整個照射區 域，所以角度範圍v (亦即，聚集NA )變爲u = D/f，其 中D係約略平行之EUV光10’的光束直徑。 於此情況下，弧形照射區域保持均勻的光強度，因爲 積分器11a上之多數圓柱形表面疊置光線。換言之，此可 達成有效的且均勻的弧形照射。 回到圖1，將提供此蝕刻之曝光裝置的說明。如圖所 示，遮蔽葉片1 3部分地限制其形成接近弧形狹縫1 2中之 開口的弧形照射區域，而遮蔽成像系統1 4以一所欲倍率 放大或減少弧形照射區域。因此，反射遮罩1 6被照射以 一弧形形狀，藉由以一所欲的入射角度將弧形照射區域引 入其由遮罩台1 7所固持之反射遮罩1 6。弧形照射區域之 曲率的中心係符合投射光學系統18之光軸18AX。 電路圖案被暴露於當18於其塗敷一光敏材料之晶圓 19上投射以一適於曝光之倍率時，反射之EUV光具有來 自其已被照射以弧形形狀之反射遮罩1 6的電路圖案資 -15- (13) 1267127 訊。 上述晶圓被固定於晶圓台2 0上’其作用以提供向後 向前及向上向下的平行移動於紙表面上（在距離量測設 備，諸如雷射干涉儀（未顯示）之控制下）。於整個表面上 之掃瞄曝光需要（例如）反射遮罩1 6被掃瞄以速度ν於 平行於紙表面之方向，及需要晶圓1 9被同時地同步掃瞄 以速度ν/Μ於平行於紙之方向，其中Μ係投射光學系統 1 8之放大倍率。 投射光學系統1 8包括多數多層反射鏡，並提供有絕 佳的成像性能於偏軸的、薄的弧形區域。投射光學系統 1 8被構成以投射減小尺寸之遮罩1 6上圖案於晶圓1 9表 面之上，並形成一影像側（或晶圓側）遠心系統。投射光 學系統1 8提供一具有非遠心結構之物體側（或反射遮罩 側）以避免與其入射於反射遮罩1 6上之照射光的物理干 擾，且本實施例係傾斜影像側主射線以（例如）約相對於 遮罩16之垂直方向的6度。 現在將說明（1 )使用弧形照射之掃瞄曝光，（2 )藉 由使用弧形狹縫1 2之校正不均勻曝光的方法，（3 )於掃 瞄曝光期間之遮蔽葉片1 3的操作，及（4 )依此順序之遮 蔽成像系統的結構。 圖7Α及7Β個別地顯示晶圓表面上之掃瞄曝光開始 及結束狀態。如圖所示，70 1代表晶圓表面上之一弧形照 射區域。702代表一曝光區域以當作一待曝光物體。於此 圖形中，曝光區域702於紙張上從左至右移動，當晶圓台 -16- (14) 1267127 被驅動時。弧形照射區域70 1被構成以相對地掃瞄曝光區 域7 02。遮蔽葉片工作以致其弧形照射區域701避免照射 除了曝光區域702之外的部分，於曝光開始及曝光結束 時。此將被描述於遮蔽葉片之操作。 以上可應用於掃瞄曝光，以一與此實施例之掃瞄方向 相對相反的方向。 將提供有關一種以上述掃瞄曝光中之弧形狹縫1 2來 校正不均勻曝光之方法的詳細敘述。如圖所示，8 1 0代表 一多重可移動邊緣，用以部分地改變弧形狹縫1 2中之一 狹縫寬度8 1 1。8 1 1代表一用以形成弧形照射區域之狹縫 開口。8 1 2代表由上述積分器1 1 a及鏡系統1 1 b及1 1 c所 形成的一弧形照射區域，而此照射區域係界定其通過狹縫 開口 8 1 1之光線。 不均勻曝光會發生在假如有不均勻光強度於弧形狹縫 中時，當掃瞄曝光將反射遮罩1 6中之減小尺寸的電路圖 案轉移至晶圓1 9上時。此問題之一解決之道係使用一種 驅動系統（未顯示）以移動可移動邊緣8 1 0而僅縮小其提 供弧形狹縫中相對強之光強度的狹縫寬度，並減少供掃瞄 曝光之光量一理想的量。結果，具有均勻強度之曝光可獲 得於整個已暴露表面，由於其累積。 遮蔽葉片13包含四個光遮蔽板 801、802、803及 8 04，而上及下光遮蔽板8 03及804係遮蔽弧形狹縫開口 8 1 2中於弧形照射區域8 1 2之兩端上的光線，並界定圖 7A中所示之曝光區域702的縱向寬度（或掃瞄寬度）。 -17- (15) 1267127 光遮蔽板801及802係界定曝光區域702中之一橫向 寬度（或掃猫長度）’藉由移動於橫向方向並於掃瞄曝光 中從一拍攝之曝光開始至曝光結束開啓並關閉孔徑，如參 考圖9之以下詳細說明。 於圖9中，（A1)至（A5)依時序地表示從一開始 至一結束之掃瞄曝光，而（B 1 )至（B 5 )顯示於狀態 (A1)至（A5)下遮蔽葉片13中之光遮蔽板801及802 的動作。 曝光將開始於狀態（A1 )，而光遮蔽板8 0 2於狀態 (B 1 )開始移動至右側以開啓孔徑。弧形照射區域70 1被 光遮蔽於此狀態，而非實際地被照射（雖未顯示）。當掃 瞄曝光開始如（A2 )中所示時，光遮蔽板802係於狀態 (B2 )移動如所示以將弧形照射區域701之一投射光遮蔽 自曝光區域702。如（B3 )中所示，弧形照射區域701係 移動於供掃瞄曝光之曝光區域702內，光遮蔽板802宜移 動至右側如（B 3 )中所示以完全地開啓狹縫開口 8 1 1。當 掃瞄曝光幾乎結束如（A4 )中所示時，光遮蔽板8〇1便 移動至右側以將弧形照射區域70 1之一投射光遮蔽自曝光 區域702。當掃瞄曝光結束如（A5 )中所示時，光遮蔽板 8 〇 1移動並完全地遮蔽狹縫開口 8 1 1。上述動作序列提供 一所欲曝光區域之掃瞄曝光。 接下來參考圖10以詳細地描述遮蔽成像系統14。遮 蔽成像系統1 4係一成像光學系統，其使用遮蔽葉片1 3爲 一影像表面、及使用反射遮罩1 6 (於圖形中之位置1 02 -18- 1267127 (16) 上）爲一影像表面，並包含反射多層鏡。此成像系統 共軸光學系統，其作用以成像且形成一適於投射光學 1 8之弧形照射區域，藉由對其配置共同軸（或光學 1 Ο A接近一中心處之物體側弧形區域應用一理想的倍 如圖所示，14a、14b、14c及14d爲凹面或凸面 或非球狀鏡，其使用供旋轉對稱之中心軸1 〇ΑΧ，且 實施例中爲從14a之凹面、凹面、凸面及凹面。遮蔽 系統14中之光瞳表面被置於或接近鏡14b之反射 上，於該表面上設有孔徑光圈1 5。孔徑光圈1 5改變 □型態以改變於反射遮罩側上之照射光的收斂角（或 的相干因數σ )，或提供修飾的照射，如以下之詳述 聚集於其配置接近弧形狹縫12之遮蔽葉片13的 置上的EUV光進入遮蔽成像系統1 4，而主射線係平 或物體側遠心與旋轉對稱之軸1 ΟΑΧ。入射光透過上 個鏡及孔徑光圈1 5而聚集入影像表面1 02。可注意 像側具有一種非遠心結構，而於主射線丨03之影像 1 02上的入射角1 〇 1 (或介於主射線與旋轉對稱軸 之間的角）被設定約略等於針對遮罩表面垂直線之投 學系統1 8的物體側主射線之傾斜角。換言之，介於 系統14a至14d的遮罩側主射線與旋轉對稱軸10AX 的角度（其係相應於反射遮罩之照射區域上的各位置 設定約略等於一介於投射光學系統的遮罩側主射線與 表面的垂直線之間的角度。本實施例設定入射角1 〇 1 6度，其等於投射光學系統1 8的遮罩側主射線與遮 係一 系統 軸） 率。 球狀 於此 成像 表面 其開 所謂 一位 行於 述四 ，影 表面 1 0 AX 射光 成像 之間 :)被 .遮罩 至約 :罩表 -19- 1267127 (17) 面的垂直線之間的角度。因爲投射光學系統之光軸1 8X 係平行於遮罩表面之垂直線，所以一介於投射光學系統的 光軸1 8X與投射光學系統1 8的遮罩側主射線之間的角 度。因此，介於成像系統的遮罩側主射線與成像系統的光 軸之間的角度係約略等於介於投射光學系統的遮罩側主射 線與遮罩表面的垂直線之間的角度。成像表面適當地校正 影像側上之失焦，且影像表面上之點直徑被設計爲5 mm 或更小，最好是1 m m或更小。 當平面鏡1 4 e反射圖！中所示之遮蔽成像系統丨4的 影像側光1 4 ’並使其角度朝向反射遮罩1 6時，則由光1 4 ’ 所形成之一弧形照射區域的操作被反向且弧形之中心係符 合一介於投射系統1 8的中心軸1 8 AX與反射遮罩之間的 交叉點。上述入射角1 0 1致能光1 4 ’之主射線約略符合與 投射光學系統1 8之物體側光1 8 ’的主射線（相對於反射 遮罩上之一反射表面）。 現在將描述一種方法，用以改變相干因數σ及用以提 供一修改的照射（諸如環形照射），藉由切換遮蔽成像系 統1 4中之孔徑光圈1 5。孔徑光圈1 5 (或遮蔽成像系統中 之光瞳表面）及投射光學系統18之光瞳表面係彼此共軛 的。因此，孔徑光圈1 5中之一光傳輸型態的開口型態係 相應於投射光學系統之光瞳表面上的光源影像或者有效光 源分佈。圖1 1 Α至1 1 D係孔徑光圈1 5之示範開口形狀的 視圖。圖11 A中之光圈具有一圓形開口並相應於一正常 照射中之大σ模式。圖1 1 Β中之光圈具有小於圖1 1 Α之 -20- (18) 1267127 光圈的圓形開口並相應於一正常照射中之小σ模式。圖 1 1 C中之光圈具有一環形開口並相應於環形照射模式。圖 1 1 D中之光圈具有四個開口並相應於四極照射模式。 可以切換至所欲的開口形狀，藉由備製數種開口型態 (例如）於一轉台（turret )上，及藉由使用一孔徑光圈 驅動系統（未顯示）以旋轉此轉台。若不使用轉台，亦可 使用其他的機械方法，諸如切換多數線性配置的多數孔徑 光圈或使用可變光圈。 第二實施例 現在將描述使用第一實施例之曝光裝置的裝置製造方 法之一實施例。圖1 5係用以解釋裝置（亦即，諸如1C及 LSI、LCDs、CCDs等等之半導體晶片）之製造的流程。 於此，將描述一半導體晶片之製造爲一範例。步驟1 (電 路設計）設計一半導體裝置電路。步驟2 (遮罩製造）形 成一具有設計好之電路圖案的遮罩。步驟3 (晶圓製作） 使用諸如矽以製造一晶圓。步驟4 (晶圓製程）係稱爲一 預處理，透過使用遮罩及晶圓之光微影術以形成實際的電 路於晶圓上。步驟5 (組裝）亦稱爲後處理，係將步驟4 中所形成之晶圓形成爲一半導體晶片並包含一組裝步驟 (例如，切割、接合）、封裝步驟（晶片密封）等等。步 驟6 (檢驗）對步驟5中所製之半導體裝置執行各種測 試，諸如有效測試及耐用測試。透過這些步驟，一半導體 裝置被完成並運送（步驟7)。 -21 - (19) 1267127 圖1 6係上述晶圓製程之一詳細流程。步驟U (氧 ^：)係氧化晶圓之表面。步驟1 2 ( C V D )形成一絕緣膜 於晶圓之表面上。步驟1 3 (電極形成）係藉由氣相沈積 等以形成電極於晶圓上。步驟1 4 (離子植入）係將離子 植入晶圓。步驟1 5 (抗蝕劑製程）係塗敷一光敏材料於 晶圓上。步驟1 6 (曝光）係使用第一實施例之曝光裝置 以暴露遮罩上之電路圖案至晶圓上。步驟1 7 (顯影）係 顯影暴露之晶圓。步驟1 8 (蝕刻）係蝕刻一已顯影之抗 蝕劑影像以外的部分。步驟1 9 (抗蝕劑剝除）移除蝕刻 後不用的抗蝕劑。這些步驟被重複，且一電路圖案被形成 於晶圓上。 本實施例之製造方法的使用將能夠製造高度整合的裝 置，其係之前所難以製造的。 雖然以上實施例描述使用1 3.5 nm之EUV光的照射 系統，但本發明可應用於其使用不同光的照明光學系統， 例如具有波長於1 〇 nm與200 nm之間的EU V或E射線區 中的光。無玻璃材料可應用爲一透鏡以用於具有波長介於 2 0與5 0 nm之間的光，而光學系統應僅包含鏡。因此， 本發明可有效地應用於其使用此區之照明光學系統。 因爲可執行本發明之許多明顯爲廣泛不同的實施例而 不背離其精神及範圍’故應理解本發明並不限定於其特定 實施例，除了申請專利範圍中所界定者以外。 【圖式簡單說明】 -22- (20) 1267127 後附圖形（其被倂入說明書且構成說明書之一部分） 說明本發明之實施例且（連同其敘述）用以解釋本發明之 原理。 圖1係依據本發明之一實施例的一槪略視圖。 圖2係一接收平行光之積分器的視圖。 圖3 A係一具有多數凸形圓柱表面之反射積分器的槪 略視圖’而圖3B係一具有多數凹形圓柱表面之反射積分 器的槪略視圖。 圖4係積分器之一橫斷面形狀的視圖。 圖5係一用以解釋其反射於一圓柱表面上之光線的角 度分佈之視圖。 圖6係一顯示由圓柱表面上所反射之光線所形成的弧 形區域之視圖。 圖7A係一掃瞄曝光開始狀態下之視圖，而圖7B係 一掃瞄曝光結束狀態下之視圖。 圖8係一可變弧形狹縫及一遮蔽葉片之槪略視圖。 圖9係一顯示掃瞄曝光期間之遮蔽葉片的動作之視 圖。 圖1 〇係一遮蔽成像系統之槪略視圖。 圖1 1 A係一顯示一正常照射下相應於大σ模式之孔 徑光圈的視圖，圖1 1 Β係一顯示一正常照射下相應於小^ 模式之孔徑光圈的視圖，圖1 1 C係一顯示一相應於環狀照 射模式之孔徑光圈的視圖，及圖1 1 D係一顯示一相應於 四極照射模式之孔徑光圈的視圖。 -23- (21) 1267127 圖1 2係一習知技術說明之槪略視圖。 圖1 3係一習知反射積分器之槪略透視圖。 圖1 4係一習知的已照射區域及一待被曝光的弧形區 域之視圖。 圖1 5係一用以解釋供製造裝置（半導體晶片，諸如 I C s、L S I s、等等、L C D s、C C D s、及其他）之方法的流程 圖。 圖1 6係圖1 5中所示之晶圓製程的步驟4之詳細流程 圖。 主要元件對照表 1激發雷射光束 2電漿發射點 3 a 噴嘴 3 b液滴復原部分 4聚光器鏡 5 EUV 光 6a過濾器 6b波長過濾器 7針孔孔徑 8真空室 9連接器 l〇a凹面鏡 10b 凸面鏡 -24- (22) (22)1267127 1 Ο ΑΧ 中心軸 1 1 a積分器 1 1 b平面鏡 1 1 c旋轉拋物面鏡 12狹縫 13遮蔽葉片 1 4遮蔽成像系統 1 5孔徑光圈 1 6反射遮罩 17遮罩台 1 8投射光學系統 19晶圓 2 0晶圓台 21真空室 1 〇 1入射角 1 0 2影像表面 103 主射線 20 1 AX 軸 202焦點 2 0 4 中心點 601弧形 701弧形照射區域 702曝光區域 801，8 02，8 03，8 04 光遮蔽板 -25- (23) (23)1267127 8 1 0可移動邊緣 8 11狹縫開口 8 1 2弧形照射區域 1 000曝光裝置 1001 EUV光發射點 1 002 EUV 光 1 0 0 3 過濾器 1 004第一旋轉拋物面鏡 1005 反射積分器 1 006第二旋轉拋物面鏡 1 007反射遮罩 1 0 0 8 鏡 1 〇 〇 9晶圓 -26

Claims (1)

1. (1) 1267127 拾、申請專利範圍 1. 一種曝光裝置，包含： 一照明光學系統，以供照射一反射遮罩之圖案，藉由 使用來自一光源之光線，其中照明光學系統包含： 一場光圈，其界定反射遮罩上之一照射區域，且具 有一開口；及 一成像系統，以供導引來自場光圈中之開口的光線 $ Λ反射遮罩，此成像系統係一共軸光學系統；以及 一投射光學系統，以供投射反射遮罩上之圖案至一基 底上’其中於反射遮罩之一側上的成像系統之一主射線係 形成與共軸光學系統之一共同軸的傾斜角度，此傾斜角度 係約略等於一介於反射遮罩之側上的該投射光學系統的一 主射線與反射遮罩之一表面的垂直線之間的角度。 2 .如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該照明光 學系統包含一平面鏡，以供反射來自成像系統之光線並將 其引入反射遮罩。 3 ·如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中位於場光 圈之一側上的成像系統之主射線係約略平行於共同軸。 4·如申請專利範圍第丨項之曝光裝置，其中該照明光 學系統具有一孔徑光圈於成像系統中之光瞳表面上。 5 .如申請專利範圍第4項之曝光裝置，其中孔徑光圈 具有一開口，且該照明光學系統具有一機構，用以改變孔 徑光圈中之開口的尺寸或形狀。 6.如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中場光圈包 -27- (2) 1267127 含一遮蔽葉片，其包含多數光遮蔽板。 7 ·如申請專利範圍第！項之曝光裝置，其中場光圈包 含一具有弧形開口之弧形狹縫。 8 .如申請專利範圍第7項之曝光裝置，其中弧形開口 具有一曲率中心於共同軸上。 9 ·如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中場光圈包 含： 一遮蔽葉片，其包含多數光遮蔽板；及 一弧形狹縫，其具有一弧形開口。 1 0.如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該照明 光學系統包含： 一反射積分器，以供使用來自光源之光線而形成多數 次光源；及 一鏡系統，以供疊置其來自多數次光源之光線於場光 圈上並形成弧形照射區域，其中弧形照射區域具有一曲率 中心於共同軸上。 1 1 .如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中成像系 統包含四個鏡。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之曝光裝置，其中來自場 光圈之四個鏡中的第一及第四個鏡具有凹面反射表面。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項之曝光裝置，其中來自場 光圈之四個鏡中的第三個鏡具有凸面反射表面。 i 4 .如申請專利範圍第1 1項之曝光裝置，其中來自場 光圈之四個鏡中的第二個鏡具有凹面反射表面。 •28- (3) 1267127 1 5 .如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中成像系 統具有一光瞳表面，並包含一具有反射表面於光瞳表面上 之鏡。 1 6 .如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中來自光 源之光線具有2 0 0 n m或更小的波長。 1 7 .如申請專利範圍第丨6項之曝光裝置，其中來自光 源之光線具有介於5 n m與2 0 n m之間的波長。

   1 8 . —種裝置製造方法，包含下列步驟： 使用一曝光裝置以暴露一物體；及 顯影其暴露之物體， 其中該曝光裝置包含： 一照明光學系統，以供照射一反射遮罩之圖案，藉由 使用來自一光源之光線，其中該照明光學系統包含： 一場光圈，其界定反射遮罩上之一照射區域，且具 有一開口；及

   一成像系統，以供導引來自場光圈中之開口的光線 進入反射遮罩，此成像系統係一共軸光學系統；以及 一投射光學系統，以供投射反射遮罩上之圖案至一基 底上’其中於反射遮罩之一側上的成像系統之一主射線係 形成與共軸光學系統之一共同軸的傾斜角度，此傾斜角度 係約略等於一介於反射遮罩之側上的該投射光學系統的一 主射線與反射遮罩之一表面的垂直線之間的角度。 •29-